Java中的信号量机制

前言

  在多线程并发编程中，经常需要进行线程同步和互斥，以确保共享资源的正确访问和操作。Java中提供了信号量机制，通过计数器来控制线程的并发访问，保证对共享资源的访问是同步的。本文将介绍信号量机制的概述以及Java中常用的几个信号量类的原理。包括Semaphore类、CountDownLatch类、CyclicBarrier类、Exchanger类。最后提供一个使用信号量机制的场景，并简单分析其实现。

信号量机制概述

  信号量机制是一种计数器，用于线程同步和互斥，控制并发访问共享资源。它通过定义一个计数器，当线程访问共享资源前，会先尝试获取信号量的许可，如果当前信号量计数器大于0，则表示可以访问共享资源，同时将计数器减一；否则需要等待其他线程使用共享资源并释放信号量时将计数器加一，再继续请求许可。

Semaphore类原理

  Semaphore是Java中一个计数信号量类。它通过内部维护一个计数器来控制线程访问共享资源的数量。Semaphore有两个主要方法：

• acquire()：请求获取信号量许可，如果信号量计数器为0，则线程必须等待，直到其他线程释放信号量并将计数器加一。
• release()：释放信号量许可，将信号量计数器加一，如果有等待的线程，就唤醒其中一个线程。

  通过获取和释放许可，Semaphore实现了对多个线程并发访问共享资源的控制。

CountDownLatch类原理

  CountDownLatch是Java中一个同步工具类。它通过内部维护一个计数器来实现多个线程之间的同步。CountDownLatch有两个主要方法：

• countDown()：将计数器减一。
• await()：等待计数器变为0。